通信高压直流电源

通信高压直流电源又称高压直流电源HVDC，是一种新型的直流不间断供电系统，高压相对传统-48V就直流通信电源而言。2009年12月，工业和信息化部发布了通信标准技术报告V直流供电系统技术要求。

中文名

通信高压直流电源

外文名

High Voltage Direct Current类别

供电系统

组成

交流配电单元、整流模块等

高压通信直流电源工作原理

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HVDC系统主要由交流配电单元、整流模块、蓄电池、直流配电单元、电池管理单元、绝缘监测单元及监控模块组成。正常工作情况下，整流模块将交流配电源输出的380V交流转换成240V高压直流、高压直流通过直流配电单元向通信设备供电，但也向电池充电。当交流输入出现故障时，直流通过电池向通信设备供电。

原理图如下：

通信高压直流电源功能特性

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2.1 交流配电单元

交流配电单元通过自动或手动切换将两个市电分配到每个整流模块；并配备C、D两极防雷系统。

2.2 整流模块

整流模块是系统的核心部分，它将交流转换为直流(AC/DC)，给负载充电，同时给电池充电。

2.3 蓄电池

电池是保证不间断供电的关键。交流停电时，电池负载供电。

2.4 直流配电单元

直流配电单元通过直流空开或熔断器输出到列头柜，再通过列头柜输出到各服务器，为服务器提供直流电源。

2.5 监控模块

监控模块是整个系统的大脑和眼睛

2.6 电池管理单元

电池管理单元可以实时检测每个电池的端电压、电池组的内阻、电池组的端电压、充放电电流和温度，并将其送到监控模块，以确保电池组随时正常工作。

2.7 绝缘监测单元

绝缘监测单元可实时监测直流母线和输出分路的绝缘情况，确保操作人员的人身安全。

通信高压直流电源比较优势

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通信高压直流电源技术

(1)可靠性大大提高

引进高压直流供电技术的主要目的是提高系统的安全性。UPS系统本身只有并联主机有冗余备份，系统组件之间有更多的串联关系，其可用性是各部分组件可靠性的结果，整体可靠性低于单个组件的可靠性。另一方面，直流系统、系统并联整流模块、电池组构成冗余关系，不可靠性是各组件的结果，整体可靠性高于单组件。理论计算和运行实践表明，直流系统的可靠性远高于UPS系统，一个例子是基本上没有大型直流系统瘫痪的事故。

(2)效率大大提高

大量使用的UPS当负载率大于50%时，主机为在线双变换，其转换效率与开关电源相似。但不可忽视的现实是，为了确保UPS系统的可靠性，UPS主机均采用n 1(n=1于后端负载输入的谐波和波峰因数的影响，1、2、3)方式运行，UPS主机不能满足运行，通常UPS单机设计的最大稳定运行负载率仅为35~53%。受后端设备虚拟功耗和业务发展的影响，许多UPS该系统通常只能在寿命中后期达到设计负载率，甚至根本达不到设计负载率，UPS主机单机长期运行在较低的负载率下，其转换效率通常在80%以上甚至更低。对于直流电源系统，由于采用模块化结构，监控模块、监控系统或现场值班人员可以根据输出负载的大小灵活控制模块的启动运行数量，使整流模块的负载率始终保持在较高水平，使系统的转换效率保持在较高水平。

(3)输入参数大大提高

现场测试发现，常用的12脉冲在线双变换型UPS安装11次滤波器后，主机的输入功率因数通常为0.8～0.9，最大仅为0.输入电流谐波含量通常为7.5%左右。

因为PFC开关整流器模块的输入功率因数通常为0.输入电流谐波含量通常在99%以上，低于5%。

输入参数改进的直接效果是前端设备的容量可以大大降低，前端低压配电柜不再配备电抗器，也可以降低电容器的耐压要求。

(4)大大提高了承载能力

UPS系统的负载能力受到两个因素的限制，一是负载的功率因数，在中国大规模UPS例如，在输出功率因数例，输出功率因数为0.5(容性)时，其最大允许负载率仅为50%；二是负载的电流峰值系数，通常UPS如果负载电流峰值系数大于3，则主机的设计峰值因数为3。UPS主机将降容使用。

对于直流系统而言，不存在功率因数的问题；因其并联了内阻极低的大容量蓄电池组，加之整流器模块有大量的富余(充电和备用)，其负载高电流峰值系数的负荷能力很强，不需专门考虑安全富余容量。

(5)切割改造更加方便

对于采用UPS对于供电设备，除非采用双电源(或四电源、六电源)或专门配置STS设备，否则通常只能通过停电切割。对于重要的系统来说，这是难以忍受的，更麻烦的是，一些没有制造商支持的旧设备很可能无法重启。

直流电源只要做到输出电压和极性相同即可连接到一起，从而实现不停电割接，而这是非常容易做到的。

通信高压直流电源投资建设

投资电源系统包括UPS电源(高压直流)、前端电源(市电、油机)、机房三部分。以成都某运营商最近完工的一个机房为例进行对比分析。机房同层布置4套400套KVA 1 1 UPS系统采用高压直流供电，需要5×4套50KW系统。

UPS电源(高压直流)UPS每个系统的投资约为250万元，5个直流系统的投资超过160万元。直流系统的投资只是UPS主要原因是方案的2/3没有UPS而且它只与交流整流输入电缆，没有旁路电路电缆。

前端电源部分：粗略测算，采用高压直流方案，市电和油机供电系统约可减少20～25%。

机房：采用UPS方案与高压直流供电方案基本相同，但开关电源安装区域的负荷要求远低于UPS粗略计算，机房土建成本降低约10%。

对上述投资加权后，采用高压直流供电方案的总投资减少了约30%。需要注意的是，采用高压直流供电方案，不仅可以分期建设供电系统，还可以根据需要分期建设系统的供电模块。考虑到投资折现率后，高压直流供电方案的投资节约率将更加明显。

高压直流电源维护成本

运行和维护成本主要包括电力成本和维护成本。由于转换效率的提高，高压直流电源将大大节省电力成本。在维护成本方面，高压直流电源的整流模块化结构非常方便，直流电源系统的可靠性远高于交流UPS系统，故维修概率也大大减小。

通信高压直流电源应用前景

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与交流相比，高压直流供电系统UPS，中国电信、中国移动、中国联通等各大移动运营商都在大力推广，总体成交额度呈50%以上的速度增长。其中，江苏电信已全面采用HVDC取代UPS。

通信高压直流电源说明

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1.静电带电装置在材料表面带电，使其他材料接近系统。 2:使用直流电压发生器，使用电压(正或负极性)将静电针加强到产品上。 3:根据这种离子材料具有静电，并根据静电力与其他材料紧密相连。该系统可用于生产过程和高速改进。 4：ECM该系列采用高频开关技术的小型设计，根据输出电压准备了0~20kv类型，0～30kv类型，0～60kv类型。